JP5664884B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に配設された三元触媒を有効に活用することによりNOx(窒素酸化物)の排出量を低減することが可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can reduce the amount of NOx (nitrogen oxide) emissions by effectively utilizing a three-way catalyst disposed in an exhaust passage.
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒が配設されている。三元触媒は、周知のように、酸素吸蔵機能を有する。即ち、三元触媒は、その三元触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。 Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a three-way catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine. As is well known, the three-way catalyst has an oxygen storage function. That is, when the gas flowing into the three-way catalyst (catalyst inflow gas) contains excess oxygen, the three-way catalyst stores the oxygen and purifies NOx. When the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances, the three-way catalyst releases the stored oxygen and purifies the unburned substances. Hereinafter, the three-way catalyst is also simply referred to as “catalyst”.
従来の空燃比制御装置(従来装置)は、機関の排気通路であって触媒の上流及び下流にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサを備える。従来装置は、上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比(検出上流側空燃比)を目標空燃比(上流側目標空燃比、触媒流入ガスの目標空燃比)に一致させるように「機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)」を制御する。この制御は「メインフィードバック制御」とも称呼される。 A conventional air-fuel ratio control device (conventional device) includes an upstream air-fuel ratio sensor and a downstream air-fuel ratio sensor that are disposed in the exhaust passage of the engine and upstream and downstream of the catalyst, respectively. In the conventional apparatus, the air / fuel ratio (detected upstream air / fuel ratio) represented by the output value of the upstream air / fuel ratio sensor is matched with the target air / fuel ratio (upstream target air / fuel ratio, target air / fuel ratio of catalyst inflow gas). The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (engine air-fuel ratio) is controlled. This control is also referred to as “main feedback control”.
更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値が「理論空燃比に対応する目標値」に一致するようにサブフィードバック量を算出し、そのサブフィードバック量により上流側目標空燃比を実質的に変更することにより、機関の空燃比を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。サブフィードバック量を用いた空燃比制御は「サブフィードバック制御」とも称呼される。 Further, the conventional apparatus calculates the sub feedback amount so that the output value of the downstream air fuel ratio sensor matches the “target value corresponding to the theoretical air fuel ratio”, and the upstream target air fuel ratio is substantially determined by the sub feedback amount. The air-fuel ratio of the engine is controlled by changing to (for example, refer to Patent Document 1). The air-fuel ratio control using the sub feedback amount is also referred to as “sub feedback control”.
ところで、機関が「その吸入空気量がある程度大きい状態にて定常運転されている場合」に、その機関に対して加速操作がなされると、特に、その加速操作の時点における機関の空燃比(機関に供給される混合気の空燃比)が理論空燃比よりもリーンであるときには機関から多量のNOx(窒素酸化物)が排出される。この場合、触媒のNOxの還元速度(NOxを浄化するための反応速度)が十分に高くないと、触媒に流入する多量のNOxが触媒にて十分に浄化されず、触媒下流に流出する。このような状況は、例えば、機関が搭載された車両が比較的高速にて定常走行されている場合において、前方車両の追い越し等のために加速された場合に生じる。 By the way, when an acceleration operation is performed on the engine when the engine is “steadily operated with a certain amount of intake air”, in particular, the air-fuel ratio of the engine at the time of the acceleration operation (engine When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a large amount of NOx (nitrogen oxide) is discharged from the engine. In this case, if the NOx reduction rate of the catalyst (reaction rate for purifying NOx) is not sufficiently high, a large amount of NOx flowing into the catalyst is not sufficiently purified by the catalyst and flows out downstream of the catalyst. Such a situation occurs, for example, when a vehicle equipped with an engine is traveling at a relatively high speed and is accelerated for overtaking the preceding vehicle.
本発明は、上述した課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、多量のNOxが触媒に流入することが予測される場合、触媒の状態を予め「NOxの還元速度」が高い状態へと変更しておくことにより、NOxの排出量を低減することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is that when a large amount of NOx is expected to flow into the catalyst, the state of the catalyst is changed in advance to a state in which the “NOx reduction rate” is high, thereby reducing the NOx. Another object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can reduce the amount of exhaust gas.
本発明による内燃機関の制御装置(本発明装置)は、
内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備える。An internal combustion engine control apparatus (invention apparatus) according to the present invention comprises:
A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
Is provided.
更に、前記空燃比制御手段は、
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件(特定条件)が成立しているか否かを判定する条件判定手段を含み、
前記所定の条件が成立した場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、前記触媒内の還元剤(未燃物)の濃度及び前記触媒の温度の少なくとも一方が上昇するように、前記機関の空燃比を制御する。なお、触媒内の還元剤の濃度を上昇させることと、触媒の酸素吸蔵量を低下させることは同義である。Further, the air-fuel ratio control means includes:
Including a condition determination means for determining whether or not a predetermined condition (specific condition) for predicting that an operating state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived,
When the predetermined condition is satisfied, at least one of the concentration of the reducing agent (unburned material) in the catalyst and the temperature of the catalyst is increased as compared with the case where the predetermined condition is not satisfied. The air / fuel ratio of the engine is controlled. Note that increasing the concentration of the reducing agent in the catalyst is synonymous with decreasing the oxygen storage amount of the catalyst.
前記所定の条件は、例えば、
前記機関の吸入空気量が大きいほど大きくなる吸入空気量相関値が低側空気量閾値よりも大きく且つ前記低側空気量閾値よりも大きい高側空気量閾値よりも小さいこと、及び、前記機関を搭載した車両の速度が低側速度閾値よりも大きく且つ前記低側速度閾値よりも大きい高側速度閾値よりも小さいこと、の少なくとも何れか一方が成立する場合に成立する条件である。
更に、前記所定の条件は、前記吸入空気量相関値の単位時間当たりの変化量が所定変化量閾値よりも小さいことが成立する場合に成立する条件であることが望ましい。The predetermined condition is, for example,
The intake air amount correlation value, which increases as the intake air amount of the engine increases, is larger than a low air amount threshold value and smaller than a high air amount threshold value greater than the low air amount threshold value; and This is a condition that is satisfied when at least one of the speed of the mounted vehicle is larger than the low-side speed threshold and smaller than the high-side speed threshold larger than the low-side speed threshold.
Further, it is desirable that the predetermined condition is a condition that is satisfied when the change amount per unit time of the intake air amount correlation value is smaller than a predetermined change amount threshold value.
これによれば、触媒に多量の窒素酸化物が流入する時点までに、触媒内の還元剤の濃度が上昇させられているか、及び/又は、触媒の温度が上昇させられている。従って、触媒に多量の窒素酸化物が流入する時点にて、触媒のNOxの還元速度は既に高くなっている。よって、多量のNOxが触媒に流入した場合であっても、その多くを触媒により浄化(還元)することができるから、NOxの排出量を低減することができる。 According to this, the concentration of the reducing agent in the catalyst is increased and / or the temperature of the catalyst is increased by the time when a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst. Therefore, when a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst, the NOx reduction rate of the catalyst is already high. Therefore, even when a large amount of NOx flows into the catalyst, most of the NOx can be purified (reduced) by the catalyst, so that the amount of NOx discharged can be reduced.
なお、触媒の還元剤の濃度を常に高い値に維持しておくことは、未燃物が触媒から排出される可能性が高くなるので好ましくない。しかし、本発明装置の一態様においては、触媒内の還元剤の濃度を高い値に維持することは前記所定の条件が成立する場合に限られ、しかも前記所定の条件が成立する場合には機関の排気温度もある程度高いので、触媒の温度はある程度高い温度となっている。よって、未燃物が排出される可能性は小さい。 In addition, it is not preferable to always maintain the concentration of the reducing agent in the catalyst at a high value because the possibility of unburned matter being discharged from the catalyst increases. However, in one aspect of the apparatus of the present invention, maintaining the concentration of the reducing agent in the catalyst at a high value is limited to the case where the predetermined condition is satisfied, and when the predetermined condition is satisfied, the engine Since the exhaust temperature of the catalyst is also high to some extent, the temperature of the catalyst is somewhat high. Therefore, the possibility of unburned material being discharged is small.
更に、触媒の温度を常に高い温度に維持しておくことは触媒の劣化(シンタリング等)を招くので好ましくない。しかし、本発明装置の一態様においては、前記所定の条件が成立する場合にのみ触媒の温度が高い温度に設定されるので、それによって触媒の劣化が大きく進行することはない。 Furthermore, it is not preferable to keep the temperature of the catalyst at a high temperature at all times because it causes deterioration of the catalyst (such as sintering). However, in one aspect of the apparatus of the present invention, the catalyst temperature is set to a high temperature only when the predetermined condition is satisfied, so that the deterioration of the catalyst does not proceed greatly.
この場合、前記空燃比制御手段は、
前記所定の条件が成立している場合の前記機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように、前記機関の空燃比を制御することにより、前記所定の条件が成立している場合に前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成される。In this case, the air-fuel ratio control means is
The average value of the air-fuel ratio of the engine when the predetermined condition is satisfied is smaller than the average value of the air-fuel ratio of the engine when the predetermined condition is not satisfied. By controlling the air-fuel ratio, the concentration of the reducing agent in the catalyst is increased when the predetermined condition is satisfied.
より具体的に述べると、本発明装置の一態様において、
前記空燃比制御手段は、目標空燃比設定手段と、燃料供給量制御手段と、を備える。More specifically, in one aspect of the device of the present invention,
The air-fuel ratio control means includes target air-fuel ratio setting means and fuel supply amount control means.
前記目標空燃比設定手段は、前記下流側空燃比センサの出力値に基いて、前記触媒の酸素吸蔵量が過剰となる傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比のガスを流入させるリッチ要求が発生したと判定したとき、前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定する。 The target air-fuel ratio setting means tends to cause the oxygen storage amount of the catalyst to be excessive based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, and to provide the catalyst with a rich air-fuel ratio gas smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. When it is determined that a rich request for inflow has occurred, the target of the air-fuel ratio of the engine is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the theoretical air-fuel ratio.
更に、前記目標空燃比設定手段は、前記下流側空燃比センサの出力値に基いて、前記触媒の酸素吸蔵量が不足する傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比のガスを流入させるリーン要求が発生したと判定したとき、前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する。 Further, the target air-fuel ratio setting means has a lean air-fuel ratio gas larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the catalyst, because the oxygen storage amount of the catalyst tends to be insufficient based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor. When it is determined that a lean request for inflowing has occurred, the target of the air / fuel ratio of the engine is set to a target lean air / fuel ratio that is larger than the stoichiometric air / fuel ratio.
燃料供給量制御手段は、前記機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する。 The fuel supply amount control means controls the amount of fuel supplied to the engine based on the set target air-fuel ratio.
この場合、前記目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記目標リッチ空燃比を、前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リッチ空燃比よりも小さい空燃比に設定するように構成される。In this case, the target air-fuel ratio setting means further includes
The target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied is set to an air-fuel ratio smaller than the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied.
更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記リッチ要求が発生したと判定し、
前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記リーン要求が発生したと判定する、ように構成される。Further, the target air-fuel ratio setting means includes:
When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold value dLeanth, the rich request is generated. And
When the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the rich determination threshold value dRichth, it is determined that the lean request has occurred.
これによれば、前記所定の条件が成立している場合の目標リッチ空燃比が所定の条件が成立していない場合の目標リッチ空燃比よりも小さくなる。よって、前記所定の条件が成立している場合、機関の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が小さくなる(リッチになる)ので、触媒内の還元剤の濃度が上昇する。従って、触媒の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。 According to this, the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied is smaller than the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the average value of the air-fuel ratio of the engine (therefore, the average value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the gas flowing into the catalyst) becomes small (becomes rich). The concentration of the reducing agent in the catalyst increases. Therefore, the state of the catalyst can be set to “a state in which the NOx reduction rate is increased”.
本発明装置の他の態様において、前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が前記酸素過剰状態となったと判定するとともに、前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が酸素不足状態となったと判定する触媒状態判定手段と、
前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素不足状態から前記酸素過剰状態へと変化したと判定された時点から0を含む所定の遅延時間であるリーン遅延時間だけ経過したときに前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素過剰状態から前記酸素不足状態へと変化したと判定された時点から0を含む所定の遅延時間であるリッチ遅延時間だけ経過したときに前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
前記機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含み、
前記目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記リッチ遅延時間を、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ遅延時間よりも長い時間に設定するように構成される。In another aspect of the apparatus of the present invention, the air-fuel ratio control means includes
When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold dLeanth, the state of the catalyst is When it is determined that the oxygen excess state has occurred, and when the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is greater than the rich determination threshold dRichth, the state of the catalyst is determined to be an oxygen-deficient state. Catalyst state determination means for determining that
When the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen-deficient state to the oxygen-excess state, when the lean delay time that is a predetermined delay time including 0 has elapsed, the engine From the time when the target of the air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen excess state to the oxygen insufficient state Target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio of the engine to a target lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when a rich delay time that is a predetermined delay time including 0 has elapsed;
Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the engine based on the set target air-fuel ratio;
Including
The target air-fuel ratio setting means further includes:
The rich delay time when the predetermined condition is satisfied is set to be longer than the rich delay time when the predetermined condition is not satisfied.
これによれば、前記所定の条件が成立している場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている時間が「リッチ遅延時間が長くなった時間」だけ長くなる。従って、機関の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が理論空燃比よりも小さくなる(リッチになる)。よって、前記所定の条件が成立したとき、触媒の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。 According to this, when the predetermined condition is satisfied, the time during which the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio is “rich delay time compared to when the predetermined condition is not satisfied. It becomes longer by “the longer time”. Therefore, the average value of the air-fuel ratio of the engine (and hence the average value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the gas flowing into the catalyst) becomes smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the state of the catalyst can be set to “a state in which the NOx reduction rate is increased”.
同様に、前記空燃比制御手段は、
前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素不足状態から前記酸素過剰状態へと変化したと判定された時点から所定の遅延時間であるリーン遅延時間だけ経過したときに前記機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素過剰状態から前記酸素不足状態へと変化したと判定された時点から所定の遅延時間である0を含むリッチ遅延時間だけ経過したときに前記機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
前記機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含み、
前記目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記リーン遅延時間を、前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン遅延時間よりも短い時間に設定するように構成される。Similarly, the air-fuel ratio control means includes
When the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen-deficient state to the oxygen-excess state, a lean delay time, which is a predetermined delay time, has elapsed. The target air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and predetermined when the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen excess state to the oxygen insufficient state. Target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio of the engine to a target lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when a rich delay time including 0, which is the delay time of the engine, has elapsed,
Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the engine based on the set target air-fuel ratio;
Including
The target air-fuel ratio setting means further includes:
The lean delay time when the predetermined condition is satisfied is set to be shorter than the lean delay time when the predetermined condition is not satisfied.
これによれば、前記所定の条件が成立している場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている時間が「リーン遅延時間が短くなった時間」だけ長くなる。従って、機関の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が理論空燃比よりも小さくなる(リッチになる)。よって、前記所定の条件が成立したとき、触媒の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。 According to this, when the predetermined condition is satisfied, the time during which the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio is compared with the case where the predetermined condition is not satisfied. It becomes longer by “the shorter time”. Therefore, the average value of the air-fuel ratio of the engine (and hence the average value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the gas flowing into the catalyst) becomes smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the state of the catalyst can be set to “a state in which the NOx reduction rate is increased”.
本発明装置の他の態様において、
前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定し、
前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する、目標空燃比設定手段と、
前記機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含む。In another embodiment of the device of the present invention,
The air-fuel ratio control means includes
When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold value dLeanth, the air-fuel ratio of the engine Set the target air-fuel ratio to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the theoretical air-fuel ratio,
When the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the rich determination threshold dRichth, the target air-fuel ratio of the engine is made larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Target air-fuel ratio setting means for setting the fuel ratio;
Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the engine based on the set target air-fuel ratio;
including.
この場合、前記目標空燃比設定手段は、
前記所定の条件が成立している場合の前記リッチ判定閾値dRichthを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ判定閾値dRichthよりも大きい値に設定するように構成される。In this case, the target air-fuel ratio setting means is
The rich determination threshold value dRichth when the predetermined condition is satisfied is configured to be set to a value larger than the rich determination threshold value dRichth when the predetermined condition is not satisfied.
或いは、前記目標空燃比設定手段は、
前記所定の条件が成立している場合の前記リーン判定閾値dLeanthを、前記リーン遅延時間が前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン判定閾値dLeanthよりも小さい値に設定するように構成される。Alternatively, the target air-fuel ratio setting means includes
The lean determination threshold value dLeanth when the predetermined condition is satisfied is configured to be set to a value smaller than the lean determination threshold value dLeanth when the predetermined condition is not satisfied. The
これらによれば、前記所定の条件が成立している場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、触媒の状態が酸素不足状態であると判定されている期間が短くなり、触媒の状態が酸素過剰状態であると判定されている期間が長くなる。よって、前記所定の条件が成立している場合、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されている時間が相対的に長くなる。従って、機関の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が理論空燃比よりも小さくなる(リッチになる)。よって、前記所定の条件が成立したとき、触媒の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。 According to these, when the predetermined condition is satisfied, the period during which it is determined that the state of the catalyst is in an oxygen-deficient state is shorter than when the predetermined condition is not satisfied, The period during which the catalyst state is determined to be an oxygen-excess state is lengthened. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the time during which the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio becomes relatively long. Therefore, the average value of the air-fuel ratio of the engine (and hence the average value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the gas flowing into the catalyst) becomes smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the state of the catalyst can be set to “a state in which the NOx reduction rate is increased”.
本発明装置の他の態様において、
前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて、前記触媒の酸素吸蔵量が過剰となる傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比のガスを流入させるべきであると判定したとき前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒の酸素吸蔵量が不足する傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比のガスを流入させるべきであると判定したとき前記機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
前記機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含む。In another embodiment of the device of the present invention,
The air-fuel ratio control means includes
Based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, it is determined that the oxygen storage amount of the catalyst tends to be excessive, and that a rich air-fuel ratio gas smaller than the stoichiometric air-fuel ratio should flow into the catalyst. When the target air-fuel ratio of the engine is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen storage amount of the catalyst tends to be insufficient, and the catalyst has a lean air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio. A target air-fuel ratio setting means for setting a target lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when determining that the gas should be introduced;
Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the engine based on the set target air-fuel ratio;
including.
この場合、前記目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記目標リッチ空燃比を前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リッチ空燃比よりも小さい空燃比に設定するとともに、前記所定の条件が成立している場合の前記目標リーン空燃比を前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リーン空燃比よりも大きい空燃比に設定することにより、前記触媒内において発生する熱の量を増大させて前記触媒の温度を上昇させる。この場合、前記所定の条件が成立している場合の前記目標リッチ空燃比と、前記所定の条件が成立している場合の前記目標リーン空燃比と、の平均が理論空燃比又は理論空燃比よりも小さい値となるように、これらの目標空燃比が設定されていることが好ましい。In this case, the target air-fuel ratio setting means further includes
The target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied is set to an air-fuel ratio smaller than the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied, and the predetermined condition is satisfied By setting the target lean air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied to an air-fuel ratio larger than the target lean air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied, the amount of heat generated in the catalyst is increased. Increase the temperature of the catalyst. In this case, the average of the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied and the target lean air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied is greater than the theoretical air-fuel ratio or the theoretical air-fuel ratio. These target air-fuel ratios are preferably set so as to be small.
これによれば、所定の条件が成立している場合、触媒に流入するガスの空燃比の振幅が大きくなる。従って、触媒における反応が活発になるので、反応熱が大きくなる。その結果、前記所定の条件が成立した場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、触媒の温度を上昇させることができるので、触媒の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。 According to this, when a predetermined condition is satisfied, the amplitude of the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst increases. Accordingly, the reaction in the catalyst becomes active, so the reaction heat increases. As a result, when the predetermined condition is satisfied, the temperature of the catalyst can be increased as compared with the case where the predetermined condition is not satisfied. It is possible to set the status to “On”.
本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 Other objects, other features and attendant advantages of the apparatus of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(以下、単に「制御装置」とも称呼する。)について図面を参照しながら説明する。この制御装置は、内燃機関に供給される混合気に含まれる燃料噴射量(燃料供給量)を制御する燃料噴射量制御装置の一部でもある。 Hereinafter, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine (hereinafter also simply referred to as “control apparatus”) according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This control device is also a part of the fuel injection amount control device that controls the fuel injection amount (fuel supply amount) contained in the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
<第1実施形態>
(構成)
図1は、第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)を、4サイクル・火花点火式・多気筒(直列4気筒)・内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、機関本体部20と、吸気系統30と、排気系統40と、を含む。<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a system in which a control device according to the first embodiment (hereinafter also referred to as “first control device”) is applied to a 4-cycle, spark ignition type, multi-cylinder (in-line 4-cylinder)
機関本体部20は、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を含む。機関本体部20は、複数の気筒(燃焼室)21を備えている。各気筒は、図示しない「吸気ポート及び排気ポート」と連通している。吸気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない吸気弁により開閉される。排気ポートと燃焼室21との連通部は図示しない排気弁により開閉される。各燃焼室21には図示しない点火プラグが配設されている。
The
吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、複数の燃料噴射弁33、及び、スロットル弁34を備えている。
The
インテークマニホールド31は、複数の枝部31aとサージタンク31bとを備えている。複数の枝部31aのそれぞれの一端は、複数の吸気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部31aの他端はサージタンク31bに接続されている。
The
吸気管32の一端はサージタンク31bに接続されている。吸気管32の他端には図示しないエアフィルタが配設されている。
One end of the
燃料噴射弁33は、一つの気筒(燃焼室)21に対して一つずつ配設されている。燃料噴射弁33は吸気ポートに設けられている。燃料噴射弁33には燃料配管50を通して図示しない燃料タンクから燃料が供給されている。燃料噴射弁33は、噴射指示信号に応答して開弁し、「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量の燃料」を吸気ポート(従って、燃料噴射弁33に対応する気筒21)内に噴射するようになっている。
One
スロットル弁34は、吸気管32内に回動可能に配設されている。スロットル弁34は、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。スロットル弁34は、図示しないスロットル弁アクチュエータにより吸気管32内で回転駆動されるようになっている。
The
排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42、エキゾーストパイプ42に配設された上流側触媒43、及び、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設された「図示しない下流側触媒」を備えている。
The
エキゾーストマニホールド41は、複数の枝部41aと集合部41bとを備えている。複数の枝部41aのそれぞれの一端は、複数の排気ポートのそれぞれに接続されている。複数の枝部41aのそれぞれの他端は集合部41bに集合している。この集合部41bは、複数(2以上であり、本例では4つ)の気筒から排出された排ガスが集合する部分であるから、排気集合部HKとも称呼される。
The
エキゾーストパイプ42は集合部41bに接続されている。排気ポート、エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42は、排気通路を構成している。
The
上流側触媒43及び下流側触媒のそれぞれは、所謂、白金、ロジウム及びパラジウム等の貴金属(触媒物質)からなる活性成分を担持する三元触媒装置(排気浄化用の触媒)である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が「三元触媒のウインドウ内の空燃比(例えば、理論空燃比)」であるとき、HC,CO,H2などの未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物(NOx)を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。Each of the
更に、各触媒は、酸素を吸蔵(貯蔵)する酸素吸蔵機能を有する。即ち、各触媒は、その触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。各触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。各触媒は、触媒流入ガスの空燃比が小さくなるほど、より多くの酸素を放出する。より多くの酸素を放出した状態(換言すると触媒内の還元剤の濃度が大きい状態)において、触媒はより高い反応速度にてNOxを還元することができる。 Further, each catalyst has an oxygen storage function for storing (storing) oxygen. That is, each catalyst occludes oxygen and purifies NOx when excessive oxygen is contained in the gas flowing into the catalyst (catalyst inflow gas). When the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances, each catalyst releases the stored oxygen and purifies the unburned substances. Each catalyst releases more oxygen as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas decreases. In a state in which more oxygen is released (in other words, a state in which the concentration of the reducing agent in the catalyst is high), the catalyst can reduce NOx at a higher reaction rate.
触媒の酸素吸蔵機能は、触媒に担持されているセリア(CeO2)等の酸素吸蔵材によってもたらされる。各触媒は、酸素吸蔵機能により空燃比が理論空燃比から偏移したとしても未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。つまり、酸素吸蔵機能により、ウインドウの幅が拡大する。The oxygen storage function of the catalyst is provided by an oxygen storage material such as ceria (CeO 2 ) supported on the catalyst. Each catalyst can purify unburned components and nitrogen oxides even if the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric air-fuel ratio due to the oxygen storage function. That is, the window width is expanded by the oxygen storage function.
このシステムは、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、水温センサ63、クランクポジションセンサ64、インテークカムポジションセンサ65、上流側空燃比センサ66、下流側空燃比センサ67、及び、アクセル開度センサ68を備えている。
This system includes a hot-wire
エアフローメータ61は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量(吸入空気流量)Gaに応じた信号を出力するようになっている。即ち、吸入空気量Gaは、単位時間あたりに機関10に吸入される吸入空気量を表す。
The
スロットルポジションセンサ62は、スロットル弁34の開度(スロットル弁開度)を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
The
水温センサ63は、機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。冷却水温THWは、機関10の暖機状態(機関10の温度)を表す運転状態指標量である。
The
クランクポジションセンサ64は、クランク軸が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。
The crank
インテークカムポジションセンサ65は、インテークカムシャフトが所定角度から90度、次いで90度、更に180度回転する毎に一つのパルスを出力するようになっている。後述する電気制御装置70は、クランクポジションセンサ64及びインテークカムポジションセンサ65からの信号に基いて、基準気筒(例えば第1気筒)の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度CAを取得するようになっている。この絶対クランク角度CAは、基準気筒の圧縮上死点において「0°クランク角度」に設定され、クランク軸の回転角度に応じて720°クランク角度まで増大し、その時点にて再び0°クランク角度に設定される。
The intake
上流側空燃比センサ66は、エキゾーストマニホールド41の集合部41b(排気集合部HK)と上流側触媒43との間の位置において「エキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか」に配設されている。
The upstream air-
上流側空燃比センサ66は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
The upstream air-
上流側空燃比センサ66は、上流側空燃比センサ66の配設位置を流れる排ガスの空燃比(触媒43に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは、図2に示したように、触媒流入ガスの空燃比(上流側空燃比abyfs)が大きくなるほど(リーン側の空燃比になるほど)増大する。
The upstream air-
電気制御装置70は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの図2に示した関係を規定した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置70は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(検出上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。
The
再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ67は、エキゾーストパイプ42内に配設されている。下流側空燃比センサ67の配設位置は、上流側触媒43よりも下流側であり、且つ、下流側触媒よりも上流側(即ち、上流側触媒43と下流側触媒との間の排気通路)である。下流側空燃比センサ67は、周知の起電力式の酸素濃度センサ(安定化ジルコニア等の固体電解質を用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ)である。下流側空燃比センサ67は、排気通路であって下流側空燃比センサ67が配設されている部位を通過するガスである被検出ガスの空燃比に応じた出力値Voxsを発生するようになっている。換言すると、出力値Voxsは、上流側触媒43から流出し且つ下流側触媒に流入するガスの空燃比に応じた値である。
Referring to FIG. 1 again, the downstream air-
この出力値Voxsは、図3に示したように、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max(例えば、約0.9V〜1.0V)となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min(例えば、約0.1V〜0V)となる。更に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst(中央値Vmid、中間電圧Vst、例えば、約0.5V)となる。出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変する。同様に、出力値Voxsは、被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。 As shown in FIG. 3, the output value Voxs becomes the maximum output value max (for example, about 0.9 V to 1.0 V) when the air-fuel ratio of the detected gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The output value Voxs becomes the minimum output value min (for example, about 0.1 V to 0 V) when the air-fuel ratio of the gas to be detected is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the output value Voxs is a voltage Vst (median value Vmid, intermediate voltage Vst, for example, about 0.5 V) between the maximum output value max and the minimum output value min when the air-fuel ratio of the gas to be detected is the stoichiometric air-fuel ratio. ) The output value Voxs suddenly changes from the maximum output value max to the minimum output value min when the air-fuel ratio of the gas to be detected changes from an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. Similarly, the output value Voxs suddenly changes from the minimum output value min to the maximum output value max when the air-fuel ratio of the detected gas changes from an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio.
図1に示したアクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量Accp(アクセルペダル操作量、アクセルペダルAPの開度)を表す信号を出力するようになっている。アクセルペダル操作量Accpは、アクセルペダルAPの操作量が大きくなるとともに大きくなる。
The
電気制御装置70は、「CPU、CPUが実行するプログラム、テーブル(マップ、関数)及び定数等を予め記憶したROM、CPUが必要に応じてデータを一時的に格納するRAM、バックアップRAM(B−RAM)、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる周知のマイクロコンピュータである。
The
バックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。従って、バックアップRAMは、機関10の運転停止中においてもデータを保持することができる。
The backup RAM is supplied with electric power from a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the
バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。そこで、CPUは、バックアップRAMへの電力供給が再開されたとき、バックアップRAMに保持されるべきデータを初期化(デフォルト値に設定)するようになっている。なお、バックアップRAMは、EEPROM等の読み書き可能な不揮発性メモリであってもよい。 The backup RAM cannot retain data when the power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. Therefore, when the power supply to the backup RAM is resumed, the CPU initializes (sets to the default value) data to be held in the backup RAM. The backup RAM may be a readable / writable nonvolatile memory such as an EEPROM.
電気制御装置70は、上述したセンサ等と接続され、CPUにそれらのセンサからの信号を供給するようになっている。更に、電気制御装置70は、CPUの指示に応じて、各気筒に対応して設けられた点火プラグ(実際にはイグナイタ)、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁33、及び、スロットル弁アクチュエータ等に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。
The
なお、電気制御装置70は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータに指示信号を送出するようになっている。即ち、電気制御装置70は、運転者により変更される機関10の加速操作量(アクセルペダル操作量Accp)に応じて「機関10の吸気通路に配設されたスロットル弁34」の開度を変更するスロットル弁駆動手段を備えている。
The
(第1制御装置の作動の概要)
第1制御装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基いて、触媒43の状態(酸素吸蔵状態)が、酸素過剰状態及び酸素不足状態のうちの何れであるかを判定する。
酸素過剰状態は、リーン状態とも称呼される。酸素過剰状態は、触媒43の酸素吸蔵量が過剰となる傾向にあって最大酸素吸蔵量Cmaxに近い値になりつつある状態である。
酸素不足状態は、リッチ状態とも称呼される。酸素不足状態は、触媒43の酸素吸蔵量が不足する傾向にあって「0」に近い値になりつつある状態である。(Outline of operation of first control device)
Based on the output value Voxs of the downstream air-
The oxygen excess state is also referred to as a lean state. The oxygen excess state is a state in which the oxygen storage amount of the
The oxygen-deficient state is also called a rich state. The oxygen-deficient state is a state where the oxygen storage amount of the
より具体的に述べると、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsの所定時間あたりの変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態となったと判定する。このとき、第1制御装置は、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。
More specifically, the first control device is a case where it is determined that the state of the
更に、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素過剰状態となったと判定する。このとき、第1制御装置は、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定する。
Furthermore, when it is determined that the state of the
なお、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合であって、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態となったと判定してもよい。更に、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定されているときに、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒43の状態が酸素過剰状態となったと判定してもよい。
In the first control device, when it is determined that the state of the
触媒43の状態が酸素過剰状態であるとき、触媒43には過剰な未燃物を流入させるべきである。そこで、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定したとき(触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定したとき)、リッチ要求フラグXRichreqの値を「1」に設定し(リッチ要求が発生したと判定し)、「機関に供給される混合気の空燃比の目標である目標空燃比abyfr」を「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」に設定する。なお、目標空燃比abyfrは、触媒43に流入する排ガスの空燃比の目標でもある。
When the state of the
これに対し、触媒43の状態が酸素不足状態であるとき、触媒43には過剰な酸素を流入させるべきである。そこで、第1制御装置は、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定したとき(触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定したとき)、リッチ要求フラグXRichreqの値を「0」に設定し(リーン要求が発生したと判定し)、目標空燃比abyfrを「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」に設定する。
On the other hand, when the state of the
更に、第1制御装置は、触媒43に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することが予測される状態となったか否かを判定する。具体的には、第1制御装置は、以下に述べる総ての条件(以下、単に「所定の条件」又は「特定条件」と言う。)が成立したとき、触媒43に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来すると予測する。
(条件1)吸入空気量Gaが、低側空気量閾値GaLothよりも大きく、且つ、高側空気量閾値GaHithよりも小さい。なお、高側空気量閾値GaHithは低側空気量閾値GaLothよりも大きい。
(条件2)吸入空気量Gaの単位時間当たりの変化量の大きさ(|ΔGa|)が所定変化量閾値ΔGathよりも小さい。Further, the first control device determines whether or not an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the
(Condition 1) The intake air amount Ga is larger than the low-side air amount threshold GaLoth and smaller than the high-side air amount threshold GaHith. The high side air amount threshold GaHith is larger than the low side air amount threshold GaLoth.
(Condition 2) The amount of change (| ΔGa |) per unit time of the intake air amount Ga is smaller than the predetermined change amount threshold ΔGath.
なお、条件1及び条件2の吸入空気量Gaは負荷KL、スロットル弁開度TA及びアクセルペダル操作量Accp等に置換され得る。これらは、何れも、吸入空気量Gaが大きいほど大きくなるパラメータであり、吸入空気量相関値とも称呼される。負荷KLは、本例において負荷率(充填率)KLであり、下記の(1)式に基いて算出される。この(1)式において、Mc(k)はある気筒が一回の吸気行程において吸入する空気量(単位は(g))、ρは空気密度(単位は(g/l))、Lは機関10の排気量(単位は(l))、4は機関10の気筒数である。
KL={Mc(k)/(ρ・L/4)}・100(%)…(1)
Note that the intake air amount Ga in the
KL = {Mc (k) / (ρ · L / 4)} · 100 (%) (1)
更に、上記条件1は、「機関10を搭載した車両の速度が、「低側速度閾値」よりも大きく、且つ、「前記低側速度閾値よりも大きい高側速度閾値」よりも小さい。」という条件に置換されてもよい。
Further, the
前記所定の条件が成立していないとき(即ち、条件1及び条件2の少なくとも一方が成立していないとき)、第1制御装置は図4の時刻t1以前に示したように、目標リーン空燃比afLeanを基準目標リーン空燃比afLean0に設定し、目標リッチ空燃比afRichを基準目標リッチ空燃比afRich0に設定する。基準目標リーン空燃比afLean0は理論空燃比よりも正の所定値Aだけ大きい空燃比である。基準目標リッチ空燃比afRich0は理論空燃比よりも正の所定値Aだけ小さい空燃比である。よって、基準目標リーン空燃比afLean0及び基準目標リッチ空燃比afRich0の平均値は理論空燃比stoichである。
When the predetermined condition is not satisfied (that is, when at least one of the
これに対し、第1制御装置は、前記所定の条件が成立したとき(即ち、前記条件1及び前記条件2の両条件が成立したとき)、図4の時刻t1以降に示したように、目標リーン空燃比afLeanを「基準目標リーン空燃比afLean0よりも正の所定値ΔLだけ小さい値(afLean0−ΔL)」に設定し、目標リッチ空燃比afRichを「基準目標リッチ空燃比afRich0よりも正の所定値ΔRだけ小さい値(afRich0−ΔR)」に設定する。但し、値(afLean0−ΔL)は理論空燃比stoichよりも大きい。
On the other hand, when the predetermined condition is satisfied (that is, when both the
これにより、触媒43に流入する排ガスの空燃比の平均が「理論空燃比stoichよりも小さくなる」ので、触媒43内の還元剤の濃度は時刻t1以前に比べて時刻t1以降において上昇する。よって、その後に機関10が加速されて多量のNOxが触媒43に流入した場合、触媒43におけるNOxの還元速度が十分に高くなっているから、触媒43から流出する未浄化のNOxの量を低減することができる。
Thereby, since the average of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
(実際の作動)
次に、第1制御装置の実際の作動について説明する。(Actual operation)
Next, the actual operation of the first control device will be described.
<燃料噴射制御>
第1制御装置のCPUは、図5に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。<Fuel injection control>
The CPU of the first control device repeatedly executes the fuel injection control routine shown in FIG. 5 for each cylinder every time the crank angle of any cylinder reaches a predetermined crank angle before the intake top dead center. It has become. The predetermined crank angle is, for example, BTDC 90 ° CA (90 ° crank angle before intake top dead center). A cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle is also referred to as a “fuel injection cylinder”. The CPU calculates the commanded fuel injection amount (final fuel injection amount) Fi and instructs fuel injection by this fuel injection control routine.
任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、CPUはステップ500から処理を開始し、ステップ505に進んで「吸入空気量Ga、機関回転速度NE、及び、ルックアップテーブルMapMc(Ga,NE)」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量(即ち、筒内吸入空気量)Mc)」を取得する。筒内吸入空気量Mcは、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。
When the crank angle of any cylinder coincides with the predetermined crank angle before the intake top dead center, the CPU starts the process from
次に、CPUはステップ510に進み、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグXFBの値は、空燃比のフィードバック制御条件が成立しているときに「1」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「0」に設定される。更に、フィードバック制御フラグXFBの値はイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関10が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置に変更されたときにCPUにより実行されるルーチンである。
Next, the CPU proceeds to step 510 to determine whether or not the value of the feedback control flag XFB is “1”. The value of the feedback control flag XFB is set to “1” when the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the feedback control condition is not satisfied. Further, the value of the feedback control flag XFB is set to “0” in the initial routine. The initial routine is a routine that is executed by the CPU when the ignition key switch of the vehicle on which the
空燃比のフィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ66が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ67が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値負荷KLfbth以下である。The air-fuel ratio feedback control condition is satisfied, for example, when all of the following conditions are satisfied.
(A1) The upstream air-
(A2) The downstream air-
(A3) The engine load KL is equal to or less than the threshold load KLfbth.
フィードバック制御フラグXFBの値が「1」でなければ、CPUはステップ510にて「No」と判定してステップ515に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoich(例えば、14.6)に設定する。
If the value of the feedback control flag XFB is not “1”, the CPU makes a “No” determination at
次に、CPUは以下に述べるステップ520乃至ステップ535の処理を順に行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the CPU sequentially performs the processing from
ステップ520:CPUは、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Fbaseを算出する。基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。 Step 520: The CPU calculates the basic fuel injection amount Fbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc by the target air-fuel ratio abyfr. The basic fuel injection amount Fbase is a feed-forward amount of the fuel injection amount necessary for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr.
ステップ525:CPUは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量KFmainを読み込む。メインフィードバック量KFmainは、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のPID制御に基いて算出される。従って、メインフィードバック量KFmainは、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも大きいとき増大させられ、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも小さいとき減少させられる。なお、メインフィードバック量KFmainは、フィードバック制御フラグXFBの値が「0」であるとき「1」に設定される。更に、メインフィードバック量KFmainは常に「1」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量KFmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。 Step 525: The CPU reads the main feedback amount KFmain separately calculated by a routine not shown. The main feedback amount KFmain is calculated based on known PID control so that the detected upstream air-fuel ratio abyfs matches the target air-fuel ratio abyfr. Therefore, the main feedback amount KFmain is increased when the detected upstream air-fuel ratio abyfs is larger than the target air-fuel ratio abyfr, and is decreased when the detected upstream air-fuel ratio abyfs is smaller than the target air-fuel ratio abyfr. The main feedback amount KFmain is set to “1” when the value of the feedback control flag XFB is “0”. Further, the main feedback amount KFmain may always be set to “1”. That is, feedback control using the main feedback amount KFmain is not essential in this embodiment.
ステップ530:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainにより補正することによって指示燃料噴射量Fiを算出する。より具体的に述べると、CPUは、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量KFmainを乗じることによって指示燃料噴射量Fiを算出する。 Step 530: The CPU calculates the command fuel injection amount Fi by correcting the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount KFmain. More specifically, the CPU calculates the command fuel injection amount Fi by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount KFmain.
ステップ535:CPUは、「指示燃料噴射量Fiの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁33」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁33に送出する。
Step 535: The CPU sends to the
この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁33から噴射させられる。即ち、ステップ520乃至ステップ535は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Fiを制御する」指示燃料噴射量制御手段、或いは、「機関10に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比abyfrに基いて制御する燃料供給量制御手段」を構成している。
As a result, an amount of fuel required to make the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr is injected from the
一方、CPUがステップ510の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であると、CPUはそのステップ510にて「Yes」と判定してステップ540に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」であるか否かを判定する。リッチ要求フラグXRichreqの値は後述する図7に示したルーチンにより設定される。
On the other hand, if the value of the feedback control flag XFB is “1” at the time when the CPU performs the process of
リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」であると、CPUはステップ540にて「Yes」と判定してステップ545に進み、目標リッチ空燃比afRichを読み出す。目標リッチ空燃比afRichは後述する図8に示したルーチンにより別途算出されている。次いで、CPUはステップ550に進み、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。その後、CPUはステップ520以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。
If the value of the rich request flag XRichreq is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at
これに対し、CPUがステップ540の処理を実行する時点において、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」であると、CPUはステップ540にて「No」と判定してステップ555に進み、目標リーン空燃比afLeanを読み出す。目標リーン空燃比afLeanも後述する図8に示したルーチンにより別途算出されている。次いで、CPUはステップ560に進み、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。その後、CPUはステップ520以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。
On the other hand, if the value of the rich request flag XRichreq is “0” at the time when the CPU executes the process of
<触媒状態判定>
CPUは図6にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ600から処理を開始してステップ605に進み、「現時点の下流側空燃比センサ67の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ67の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxsを算出する。<Catalyst state determination>
The CPU repeatedly executes the “catalyst state determination routine” shown in the flowchart of FIG. 6 every elapse of a predetermined time ts. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from
次に、CPUはステップ610に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。即ち、前回の出力値Voxsoldは、現時点から所定時間tsだけ前の時点の出力値Voxs(本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs)である。変化量ΔVoxsは変化速度ΔVoxsとも称呼される。 Next, the CPU proceeds to step 610 to store the current output value Voxs as “previous output value Voxsold”. That is, the previous output value Voxsold is the output value Voxs at the time point before the current time by the predetermined time ts (the output value Voxs when this routine was executed last time). The change amount ΔVoxs is also referred to as a change rate ΔVoxs.
次に、CPUはステップ615に進み、リッチ判定閾値dRichthを読み出す。リッチ判定閾値dRichthは本例において一定値に定められている。次に、CPUはステップ620に進み、リーン判定閾値dLeanthを読み出す。リーン判定閾値dLeanthは本例において一定値に定められている。 Next, the CPU proceeds to step 615 to read the rich determination threshold value dRichth. The rich determination threshold value dRichth is set to a constant value in this example. Next, the CPU proceeds to step 620 to read the lean determination threshold value dLeanth. The lean determination threshold value dLeanth is set to a constant value in this example.
次に、CPUはステップ630に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、上述したイニシャルルーチンにおいて「1」に設定されるようになっている。更に、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基いて触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であると判定されたときに「0」に設定され、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基いて触媒43の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であると判定されたときに「1」に設定される。
Next, the CPU proceeds to step 630 to determine whether or not the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1”. The value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is set to “1” in the above-described initial routine. Further, the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is set to “0” when it is determined that the state of the
いま、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であると仮定する。この場合、CPUはステップ630にて「Yes」と判定してステップ640に進み、変化速度ΔVoxsが正であるか否かを判定する。即ち、CPUは、出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが正でなければ、CPUはステップ640にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
Assume that the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1”. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at
ところで、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるとき、後述する図7に示したルーチンによりリッチ要求フラグXRichreqの値が「1」に設定され、それにより目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される(図5のステップ540乃至ステップ550を参照。)。従って、触媒43の酸素吸蔵量は次第に減少し、ある時点から未燃物が触媒43から流出し始める。
By the way, when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1”, the value of the rich request flag XRichreq is set to “1” by the routine shown in FIG. 7 to be described later, whereby the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich. The air-fuel ratio is set to afRich (see
その結果、変化速度ΔVoxsは正の値となる。変化速度ΔVoxsが正の値になると、CPUはステップ640にて「Yes」と判定してステップ650に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichth以下であると、CPUはステップ650にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
As a result, the change rate ΔVoxs becomes a positive value. When the change speed ΔVoxs becomes a positive value, the CPU makes a “Yes” determination at
CPUがステップ650の処理を実行する時点において、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きいと、CPUはそのステップ650にて「Yes」と判定してステップ660に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。即ち、出力値Voxsが増大していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きい場合、CPUは「触媒43の状態は酸素不足状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定する。
If the magnitude | ΔVoxs | of the change speed ΔVoxs is larger than the rich determination threshold value dRichth at the time when the CPU executes the process of
この状態(即ち、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」に設定された状態)において、CPUがステップ600から処理を再び開始すると、CPUはステップ605乃至ステップ620を経由してステップ630に進み、そのステップ630にて「No」と判定してステップ670に進む。
In this state (that is, in a state where the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is set to “0”), when the CPU starts again from
CPUは、ステップ670にて変化速度ΔVoxsが負であるか否かを判定する。即ち、CPUは、出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。このとき、変化速度ΔVoxsが負でなければ、CPUはステップ670にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
In
ところで、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であるとき、後述する図7に示したルーチンによりリッチ要求フラグXRichreqの値が「0」に設定され、それにより目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される(図5のステップ540、ステップ555及びステップ560を参照。)。従って、触媒43の酸素吸蔵量は次第に増大し、ある時点から酸素が触媒43から流出し始める。
By the way, when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “0”, the value of the rich request flag XRichreq is set to “0” by the routine shown in FIG. 7 described later, whereby the target air-fuel ratio abyfr becomes the target lean. The air-fuel ratio is set to afLean (see
その結果、変化速度ΔVoxsは負の値となる。変化速度ΔVoxsが負の値になると、CPUはステップ670にて「Yes」と判定してステップ680に進み、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいか否かを判定する。このとき、大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanth以下であると、CPUはステップ680にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
As a result, the change rate ΔVoxs becomes a negative value. When the change speed ΔVoxs becomes a negative value, the CPU makes a “Yes” determination at
これに対し、変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きいと、CPUはステップ680にて「Yes」と判定してステップ690に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定する。即ち、出力値Voxsが減少していて且つその変化速度ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きい場合、CPUは「触媒43の状態が酸素過剰状態である。」と判定し、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanを「1」に設定する。
On the other hand, when the magnitude | ΔVoxs | of the change speed ΔVoxs is larger than the lean determination threshold value dLeanth, the CPU makes a “Yes” determination at
なお、CPUは、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるとき、出力値Voxsがリッチ判定閾値VRichthよりも大きくなったとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「0」に設定してもよい。同様に、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であるとき、出力値Voxsがリーン判定閾値VLeanthよりも小さくなったとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値を「1」に設定してもよい。この場合、リッチ判定閾値VRichthは中央値Vmid以下の値であってもよい。リーン判定閾値VLeanthは中央値Vmid以上の値であってもよい。 The CPU sets the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean to “0” when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1” and the output value Voxs becomes larger than the rich determination threshold VRichth. May be. Similarly, when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “0” and the output value Voxs becomes smaller than the lean determination threshold value VLeanth, the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is set to “1”. Also good. In this case, the rich determination threshold value VRichth may be a value equal to or less than the median value Vmid. The lean determination threshold value VLeanth may be a value equal to or greater than the median value Vmid.
このように触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基いて、「1」及び「0」の何れかの値に交互に設定される。そして、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanに応じてリッチ要求フラグXRichreqが設定され、そのリッチ要求フラグXRichreqに応じて目標空燃比abyfrが決定される。
As described above, the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is alternately set to one of “1” and “0” based on the output value Voxs of the downstream air-
<リッチ要求フラグ設定(要求空燃比の決定)>
CPUは図7に示した要求空燃比決定ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ700から処理を開始してステップ710に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。このとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であれば、CPUはステップ720に進んでリッチ要求フラグXRichreqの値を「1」に設定する。即ち、CPUは「要求空燃比」がリッチ空燃比であり、リッチ要求が発生したと判定する。その後、CPUはステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。<Rich request flag setting (determination of required air-fuel ratio)>
The CPU executes the required air-fuel ratio determination routine shown in FIG. 7 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from
これに対し、CPUがステップ710の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」であれば、CPUはステップ730に進んでリッチ要求フラグXRichreqの値を「0」に設定する。即ち、CPUは「要求空燃比」がリーン空燃比であり、リーン要求が発生したと判定する。その後、CPUはステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
In contrast, if the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “0” at the time when the CPU executes the process of
<目標空燃比算出>
CPUは図8に示した目標空燃比算出ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ800から処理を開始してステップ805に進み、上述した条件1が成立しているか否かを判定する。即ち、CPUは、吸入空気量Gaが、低側空気量閾値GaLothよりも大きく、且つ、高側空気量閾値GaHithよりも小さいか否かを判定する。<Calculation of target air-fuel ratio>
The CPU executes the target air-fuel ratio calculation routine shown in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing is reached, the CPU starts the process from
いま、ステップ805の判定条件が満足されていないと仮定する。この場合、CPUはステップ805にて「No」と判定し、以下に述べるステップ810及びステップ815の処理を順に行い、その後、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Now, assume that the determination condition of
ステップ810:CPUは、目標リッチ空燃比afRichの値を基準目標リッチ空燃比afRich0に設定する。基準目標リッチ空燃比afRich0は理論空燃比stoichよりも正の所定値Aだけ小さい値(例えば、14.2)である。
ステップ815:CPUは、目標リーン空燃比afLeanの値を基準目標リーン空燃比afLean0に設定する。基準目標リーン空燃比afLean0は理論空燃比stoichよりも正の所定値Aだけ大きい値(例えば、15.0)である。Step 810: The CPU sets the value of the target rich air-fuel ratio afRich to the reference target rich air-fuel ratio afRich0. The reference target rich air-fuel ratio afRich0 is a value (for example, 14.2) smaller than the theoretical air-fuel ratio stoich by a positive predetermined value A.
Step 815: The CPU sets the value of the target lean air-fuel ratio afLean to the reference target lean air-fuel ratio afLean0. The reference target lean air-fuel ratio afLean0 is a value (for example, 15.0) larger by a predetermined positive value A than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
これに対し、CPUがステップ805の処理を実行する時点において、吸入空気量Gaが低側空気量閾値GaLothよりも大きく且つ高側空気量閾値GaHithよりも小さいと、CPUはそのステップ805にて「Yes」と判定してステップ820に進み、「現時点の吸入空気量Ga」から「前回の吸入空気量Gaold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの吸入空気量変化量ΔGaを算出する。
On the other hand, if the intake air amount Ga is larger than the low-side air amount threshold GaLoth and smaller than the high-side air amount threshold GaHith at the time when the CPU executes the process of
次に、CPUはステップ825に進み、現時点の吸入空気量Gaを「前回の吸入空気量Gaold」として記憶する。即ち、前回の吸入空気量Gaoldは、現時点から所定時間tsだけ前の時点の吸入空気量Ga(本ルーチンが前回実行されたときの吸入空気量Ga)である。 Next, the CPU proceeds to step 825 to store the current intake air amount Ga as “previous intake air amount Gaold”. That is, the previous intake air amount Gaold is the intake air amount Ga at a time point a predetermined time ts before the current time (the intake air amount Ga when this routine was executed last time).
次に、CPUはステップ830に進み、吸入空気量変化量ΔGaの大きさ|ΔGa|が所定の変化量閾値ΔGathよりも小さいか否かを判定する。即ち、CPUは上記条件2が成立しているか否かを判定する。このとき、大きさ|ΔGa|が変化量閾値ΔGath以上であると、CPUはステップ830にて「No」と判定し、ステップ810及びステップ815の処理を実行して本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、目標リッチ空燃比afRichは基準目標リッチ空燃比afRich0に設定され、目標リーン空燃比afLeanは基準目標リーン空燃比afLean0に設定される。
Next, the CPU proceeds to step 830 to determine whether or not the magnitude | ΔGa | of the intake air amount change amount ΔGa is smaller than a predetermined change amount threshold value ΔGath. That is, the CPU determines whether or not the
これに対し、CPUがステップ830の処理を実行する時点において、吸入空気量変化量ΔGaの大きさ|ΔGa|が所定の変化量閾値ΔGathよりも小さいと、CPUはそのステップ830にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ835乃至ステップ850の処理を順に行い、その後、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
On the other hand, when the CPU executes the process of
ステップ835:CPUは吸入空気量Gaに基いて目標リッチ空燃比補正量ΔRを決定する。目標リッチ空燃比補正量ΔRは、吸入空気量Gaが大きくなるほど大きくなるように決定される。
ステップ840:CPUは、目標リッチ空燃比afRichを、基準目標リッチ空燃比afRich0から目標リッチ空燃比補正量ΔRを減じた値(afRich0−ΔR)に設定する。この結果、目標リッチ空燃比afRichは、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比stoichから遠ざかるように小さくなる空燃比として算出される。Step 835: The CPU determines a target rich air-fuel ratio correction amount ΔR based on the intake air amount Ga. The target rich air-fuel ratio correction amount ΔR is determined so as to increase as the intake air amount Ga increases.
Step 840: The CPU sets the target rich air-fuel ratio afRich to a value (afRich0−ΔR) obtained by subtracting the target rich air-fuel ratio correction amount ΔR from the reference target rich air-fuel ratio afRich0. As a result, the target rich air-fuel ratio afRich is calculated as an air-fuel ratio that decreases as the intake air amount Ga increases, away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
ステップ845:CPUは吸入空気量Gaに基いて目標リーン空燃比補正量ΔLを決定する。目標リーン空燃比補正量ΔLは、吸入空気量Gaが大きくなるほど大きくなるように決定される。
ステップ850:CPUは、目標リーン空燃比afLeanを、基準目標リーン空燃比afLean0から目標リーン空燃比補正量ΔLを減じた値(afLean0−ΔL)に設定する。この結果、目標リーン空燃比afLeanは、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比stoichに近づくように小さくなる空燃比として算出される。但し、目標リーン空燃比補正量ΔLは、値(afLean0−ΔL)が理論空燃比stoichよりも大きくなるように定められている。Step 845: The CPU determines a target lean air-fuel ratio correction amount ΔL based on the intake air amount Ga. The target lean air-fuel ratio correction amount ΔL is determined so as to increase as the intake air amount Ga increases.
Step 850: The CPU sets the target lean air-fuel ratio afLean to a value (afLean0−ΔL) obtained by subtracting the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL from the reference target lean air-fuel ratio afLean0. As a result, the target lean air-fuel ratio afLean is calculated as an air-fuel ratio that decreases as the intake air amount Ga increases so as to approach the stoichiometric air-fuel ratio stoich. However, the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL is determined such that the value (afLean0−ΔL) is larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
以上、説明したように、第1制御装置によれば、上記所定の条件(条件1及び条件2)が成立した場合(即ち、ステップ805及びステップ830の両ステップにて共に「Yes」と判定された場合)、多量のNOxが触媒43に流入することが予測されると決定する。
As described above, according to the first control device, when the predetermined condition (
そして、第1制御装置によれば、目標リーン空燃比afLeanが「前記所定の条件が成立していない場合」に比較して目標リーン空燃比補正量ΔLだけ減少させられ(図8のステップ845及びステップ850)、目標リッチ空燃比afRichが「前記所定の条件が成立していない場合」に比較して目標リッチ空燃比補正量ΔRだけ減少させられる(図8のステップ835及びステップ840)。その結果、触媒43内の還元剤の濃度が上昇させられるので、NOxが流入した場合のNOxの還元速度が大きくなる。その結果、その後において機関10が加速され、多量のNOxが触媒43に流入した場合であっても、触媒43から流出する未浄化のNOxの量を低減することができる。
Then, according to the first control device, the target lean air-fuel ratio afLean is decreased by the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL as compared with “when the predetermined condition is not satisfied” (
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。Second Embodiment
Next, a control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “second control device”) will be described.
第2制御装置は、前記所定の条件が成立したとき、目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanを変更する代わりに、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに維持している時間を相対的に長くする点のみにおいて、第1制御装置と相違している。 When the predetermined condition is satisfied, the second control device sets a relative time for maintaining the target air-fuel ratio abyfr at the target rich air-fuel ratio afRich instead of changing the target rich air-fuel ratio afRich and the target lean air-fuel ratio afLean. This is different from the first control device only in that it is made longer.
より具体的に述べると、第2制御装置は、第1制御装置と同様、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」のときに目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」のときに目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。 More specifically, like the first control device, the second control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich when the value of the rich request flag XRichreq is “1”, and the rich request flag When the value of XRichreq is “0”, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean.
更に、第2制御装置は、図9に示したように、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」から「1」へと変化じた時点(時刻t1、t5)からリーン遅延時間TDLが経過した時点にてリッチ要求フラグXRichreqを「0」から「1」へと変更する。加えて、第2制御装置は、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」から「0」へと変化じた時点(時刻t3)からリッチ遅延時間TDRが経過した時点にてリッチ要求フラグXRichreqを「1」から「0」へと変更する。従って、リッチ遅延時間TDRを長くすることにより、及び/又は、リーン遅延時間TDLを短くすることにより、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている時間が長くなるから、触媒43に流入する排ガスの空燃比の平均値をリッチ側へと移行することができる。そこで、第2制御装置は、前記所定の条件が成立した場合、リッチ遅延時間TDRを長くするか、又は、リーン遅延時間TDLを短くする。これにより、第2制御装置は、前記所定の条件が成立した場合、触媒43内の還元剤の濃度を上昇させる。
Further, as shown in FIG. 9, the second control device determines that the lean delay time TDL is from the time (time t1, t5) when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean changes from “0” to “1”. When the time has elapsed, the rich request flag XRichreq is changed from “0” to “1”. In addition, the second control device performs the rich request flag XRichreq when the rich delay time TDR elapses from the time (time t3) when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean changes from “1” to “0”. Is changed from “1” to “0”. Therefore, by increasing the rich delay time TDR and / or by shortening the lean delay time TDL, the time during which the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich is increased. The average value of the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas can be shifted to the rich side. Accordingly, the second control device increases the rich delay time TDR or shortens the lean delay time TDL when the predetermined condition is satisfied. Thereby, the second control device increases the concentration of the reducing agent in the
(実際の作動)
第2制御装置のCPUは、図5及び図6に示したルーチンを第1制御装置のCPUと同様に実行する。但し、図5のステップ545にて読み出される目標リッチ空燃比afRichは一定値(例えば、14.2)であり、図5のステップ555にて読み出される目標リーン空燃比afLeanは一定値(15.0)である。(Actual operation)
The CPU of the second control device executes the routines shown in FIGS. 5 and 6 in the same manner as the CPU of the first control device. However, the target rich air-fuel ratio afRich read in
更に、第2制御装置のCPUは図10に示した要求空燃比決定ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになるとCPUはステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、リーン遅延時間TDLを読み出す。リーン遅延時間TDLは後述する図11に示したルーチンにより算出されている。次いで、CPUはステップ1020に進み、リッチ遅延時間TDRを読み出す。リッチ遅延時間TDRは後述する図11に示したルーチンにより算出されている。
Further, the CPU of the second control device executes the required air-fuel ratio determination routine shown in FIG. 10 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts processing from
次に、CPUはステップ1030に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であるか否かを判定する。このとき、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」であると、CPUはステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1040に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」から「1」へと変化した時点からリーン遅延時間TDLが経過したか否かを判定する。
Next, the CPU proceeds to step 1030 to determine whether or not the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1”. At this time, if the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at
そして、リーン遅延時間TDLが経過していなければ、CPUはステップ1040にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、リッチ要求フラグXRichreqの値は変更されない。
If the lean delay time TDL has not elapsed, the CPU makes a “No” determination at
これに対し、CPUがステップ1040の処理を実行する時点において、リーン遅延時間TDLが経過していると、CPUはそのステップ1040にて「Yes」と判定してステップ1050に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値を「1」に設定する。この結果、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」から「1」へと変化した時点からリーン遅延時間TDLが経過した時点以降において、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更される。その後、CPUはステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。
On the other hand, if the lean delay time TDL has elapsed at the time when the CPU executes the process of
一方、CPUがステップ1030の処理を実行する時点において、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「0」である場合、CPUはそのステップ1030にて「No」と判定してステップ1060に進み、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」から「0」へと変化した時点からリッチ遅延時間TDRが経過したか否かを判定する。
On the other hand, when the value of the catalyst lean state display flag XCCROLean is “0” at the time when the CPU executes the process of
そして、リッチ遅延時間TDRがが経過していなければ、CPUはステップ1060にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、リッチ要求フラグXRichreqの値は変更されない。
If the rich delay time TDR has not elapsed, the CPU makes a “No” determination at
これに対し、CPUがステップ1060の処理を実行する時点において、リッチ遅延時間TDRが経過していると、CPUはそのステップ1060にて「Yes」と判定してステップ1070に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値を「0」に設定する。この結果、触媒リーン状態表示フラグXCCROLeanの値が「1」から「0」へと変化した時点からリッチ遅延時間TDRが経過した時点以降において、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanへと変更される。その後、CPUはステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。
On the other hand, if the rich delay time TDR has elapsed at the time when the CPU executes the process of
更に、CPUは図11に示した遅延時間算出ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。なお、図11に示されたステップであって図8にも示されたステップには、図8に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。 Further, the CPU executes the delay time calculation routine shown in FIG. 11 every elapse of a predetermined time. Note that the steps shown in FIG. 11 and also shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals as the steps shown in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.
上述した所定の条件が成立していない場合、CPUはステップ1110に進んでリッチ遅延時間TDRを一定の基準リッチ遅延時間TDR0に設定する。次いで、CPUはステップ1120に進み、リーン遅延時間TDLを一定の基準リーン遅延時間TDL0に設定し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。 If the predetermined condition described above is not satisfied, the CPU proceeds to step 1110 to set the rich delay time TDR to a certain reference rich delay time TDR0. Next, the CPU proceeds to step 1120, sets the lean delay time TDL to a constant reference lean delay time TDL0, proceeds to step 1195, and once ends this routine.
これに対し、上述した所定の条件が成立していると、CPUはステップ1130に進み、リッチ遅延時間TDRを吸入空気量Gaに基いて決定する。より具体的に述べると、リッチ遅延時間TDRは吸入空気量Gaが大きくなるほど、基準リッチ遅延時間TDR0以上の範囲において大きくなるように決定される。 On the other hand, if the predetermined condition described above is satisfied, the CPU proceeds to step 1130 to determine the rich delay time TDR based on the intake air amount Ga. More specifically, the rich delay time TDR is determined so as to increase in the range of the reference rich delay time TDR0 or more as the intake air amount Ga increases.
次に、CPUはステップ1140に進み、リーン遅延時間TDLを吸入空気量Gaに基いて決定する。より具体的に述べると、リーン遅延時間TDLは吸入空気量Gaが大きくなるほど、基準リーン遅延時間TDL0以下の範囲において小さくなるように決定される。 Next, the CPU proceeds to step 1140 to determine the lean delay time TDL based on the intake air amount Ga. More specifically, the lean delay time TDL is determined so as to decrease in the range of the reference lean delay time TDL0 or less as the intake air amount Ga increases.
以上、説明したように、第2制御装置は、
下流側空燃比センサ67の出力値Voxsの単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が前記酸素過剰状態となったと判定するとともに(図6のステップ670乃至ステップ690)、前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態となったと判定する(図6のステップ640乃至ステップ650)触媒状態判定手段を備える。As described above, the second control device
When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value Voxs of the downstream side air-
更に、第2制御装置は、目標空燃比設定手段と、前記機関に供給される燃料量を前記目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含む。Further, the second control device includes target air-fuel ratio setting means, fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the engine based on the target air-fuel ratio set by the target air-fuel ratio setting means,
including.
前記目標空燃比設定手段は、
前記触媒状態判定手段により触媒43の状態が前記酸素不足状態から前記酸素過剰状態へと変化したと判定された時点から「0を含む所定の遅延時間であるリーン遅延時間TDL」だけ経過したときに目標空燃比abyfrを「理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比afRich」に設定するとともに(図10のステップ1040及びステップ1050、図5のステップ540乃至ステップ550)、前記触媒状態判定手段により触媒43の状態が前記酸素過剰状態から前記酸素不足状態へと変化したと判定された時点から「0を含む所定の遅延時間であるリッチ遅延時間TDR」だけ経過したときに目標空燃比abyfrを「理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比afLean」に設定する(図10のステップ1060及びステップ1070、図5のステップ540、ステップ555及びステップ560)。
前記燃料供給量制御手段は、
機関10に供給される燃料量(燃料噴射量)を前記設定された目標空燃比abyfrに基いて制御する(図5のステップ520乃至ステップ535、燃料噴射弁33)。The target air-fuel ratio setting means includes
When the catalyst state determination means determines that the state of the
The fuel supply amount control means includes:
A fuel amount (fuel injection amount) supplied to the
更に、前記目標空燃比設定手段は、前記所定の条件が成立している場合(図11のステップ805及びステップ830の両ステップにおける「Yes」との判定を参照。)、リッチ遅延時間TDRを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ遅延時間TDR(=基準リッチ遅延時間TDR0)よりも長い時間に設定するように構成されている(図11のステップ1130)。なお、このようにリッチ遅延時間TDRが設定される場合、前記リーン遅延時間TDLは常に「0」又は一定値であってもよい。
Further, the target air-fuel ratio setting means determines the rich delay time TDR when the predetermined condition is satisfied (see the determination of “Yes” in both
加えて、前記目標空燃比設定手段は、前記所定の条件が成立している場合(図11のステップ805及びステップ830の両ステップにおける「Yes」との判定を参照。)、リーン遅延時間TDLを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン遅延時間TDL(=基準リーン遅延時間TDL0)よりも短い時間に設定するように構成されている(図11のステップ1140)。なお、このようにリーン遅延時間TDLが設定される場合、前記リッチ遅延時間TDRは「0」又は一定値であってもよい。
In addition, the target air-fuel ratio setting means determines the lean delay time TDL when the predetermined condition is satisfied (see the determination of “Yes” in both
従って、第2制御装置によれば、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている時間が「リッチ遅延時間TDRが長くなった時間」及び/又は「リーン遅延時間TDLが短くなった時間」だけ長くなる。従って、機関10の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が理論空燃比よりも小さくなる(リッチになる)。よって、前記所定の条件が成立したとき、触媒43の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。
Therefore, according to the second control apparatus, only the time when the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio is “the time when the rich delay time TDR is increased” and / or “the time when the lean delay time TDL is shortened”. become longer. Therefore, the average value of the air-fuel ratio of the engine 10 (and hence the average value of the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the gas flowing into the catalyst) becomes smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when the predetermined condition is satisfied, the state of the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。<Third Embodiment>
Next, a control device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “third control device”) will be described.
第3制御装置は、前記所定の条件が成立したとき、目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanを変更する代わりに、リッチ判定閾値dRichthを大きくすることにより、触媒43の状態が酸素過剰状態となっていると判定されている期間を相対的に長くする点のみにおいて、第1制御装置と相違している。
When the predetermined condition is satisfied, the third control device increases the rich determination threshold dRichth instead of changing the target rich air-fuel ratio afRich and the target lean air-fuel ratio afLean, so that the state of the
より具体的に述べると、第3制御装置は、第1制御装置と同様、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」のときに目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」のときに目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。 More specifically, as with the first control device, the third control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich when the value of the rich request flag XRichreq is “1”, and the rich request flag When the value of XRichreq is “0”, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean.
更に、第3制御装置は、図12に示したように、上述した所定の条件が成立していない場合、リッチ判定閾値dRichthを基準リッチ判定閾値dRichth0に設定する。このため、図12に示した例においては、時刻t2において触媒リーン状態表示フラグXCCROLean及びリッチ要求フラグXRichreqの値が「1」から「0」へと変更される。即ち、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが僅かに増大した時点にて触媒43の状態が酸素不足状態に変化したと判定され、その時点にて目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに切り換えられる。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the third control device sets the rich determination threshold value dRichth to the reference rich determination threshold value dRichth0 when the predetermined condition described above is not satisfied. Therefore, in the example shown in FIG. 12, the values of the catalyst lean state display flag XCCROLean and the rich request flag XRichreq are changed from “1” to “0” at time t2. That is, when it is determined that the state of the
これに対し、上述した所定の条件が成立した場合、第3制御装置はリッチ判定閾値dRichthを「基準リッチ判定閾値dRichth0に正の補正量ΔdRiを加えた値(dRichth0+ΔdRi)」に設定する。これによれば、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsの変化の態様が同じであったとしても、触媒リーン状態表示フラグXCCROLean及びリッチ要求フラグXRichreqの値が「1」から「0」へと変更される時点が時刻t2よりも遅い時刻t3となる。即ち、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている場合、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが単位時間あたりに「基準リッチ判定閾値dRichth0よりも大きい量」だけ増大した時刻t3にて触媒43の状態が酸素不足状態に変化したと判定され、その時点にて目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに切り換えられる。この結果、目標空燃比abyfrは、時刻t2から時刻t3までの期間に対応する時間分だけ長く、目標リッチ空燃比afRichに設定される。これにより、第3制御装置は、上述した所定の条件が成立した場合、触媒43内の還元剤の濃度を上昇させる。
On the other hand, when the predetermined condition described above is satisfied, the third control device sets the rich determination threshold value dRichth to “a value obtained by adding a positive correction amount ΔdRi to the reference rich determination threshold value dRichth0 (dRichth0 + ΔdRi)”. According to this, even when the output value Voxs of the downstream air-
(実際の作動)
第3制御装置のCPUは、図5乃至図7に示したルーチンを第1制御装置のCPUと同様に実行する。但し、図5のステップ545にて読み出される目標リッチ空燃比afRichは一定値(例えば、14.2)であり、図5のステップ555にて読み出される目標リーン空燃比afLeanは一定値(15.0)である。(Actual operation)
The CPU of the third control device executes the routines shown in FIGS. 5 to 7 in the same manner as the CPU of the first control device. However, the target rich air-fuel ratio afRich read in
更に、第3制御装置のCPUは図13に示した判定閾値算出ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。このルーチンにより、図6のステップ615及びステップ620にてそれぞれ読み出されるリッチ判定閾値dRichth及びリーン判定閾値dLeanthが算出される。図13に示されたステップであって図8にも示されたステップには、図8に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。
Further, the CPU of the third control device executes the determination threshold value calculation routine shown in FIG. 13 every elapse of a predetermined time. By this routine, the rich determination threshold value dRichth and the lean determination threshold value dLeanth that are read out in
上述した所定の条件が成立していない場合、CPUは図13のステップ1310に進んでリッチ判定閾値dRichthを一定の基準リッチ判定閾値dRichth0に設定する。次いで、CPUはステップ1320に進みリーン判定閾値dLeanthを一定の基準リーン判定閾値dLeanth0に設定し、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。 When the predetermined condition described above is not satisfied, the CPU proceeds to step 1310 in FIG. 13 to set the rich determination threshold dRichth to a constant reference rich determination threshold dRichth0. Next, the CPU proceeds to step 1320 to set the lean determination threshold value dLeanth to a certain reference lean determination threshold value dLeanth0, and proceeds to step 1395 to end the present routine tentatively.
これに対し、上述した所定の条件が成立すると、CPUはステップ1330に進み、リッチ判定閾値dRichthを吸入空気量Gaに基いて決定する。より具体的に述べると、リッチ判定閾値dRichthは吸入空気量Gaが大きくなるほど、基準リッチ判定閾値dRichth0以上の範囲において大きくなるように決定される。換言すると、CPUは、吸入空気量Gaが大きいほど大きくなる正の補正量ΔdRiを求め、「基準リッチ判定閾値dRichth0に正の補正量ΔdRiを加えた値(dRichth0+ΔdRi)」をリッチ判定閾値dRichthとして設定する。 On the other hand, when the predetermined condition described above is satisfied, the CPU proceeds to step 1330 to determine the rich determination threshold dRichth based on the intake air amount Ga. More specifically, the rich determination threshold dRichth is determined so as to increase in a range equal to or greater than the reference rich determination threshold dRichth0 as the intake air amount Ga increases. In other words, the CPU obtains a positive correction amount ΔdRi that increases as the intake air amount Ga increases, and sets “a value obtained by adding the positive correction amount ΔdRi to the reference rich determination threshold dRichth0 (dRichth0 + ΔdRi)” as the rich determination threshold dRichth. To do.
次に、CPUはステップ1340に進み、リーン判定閾値dLeanthを吸入空気量Gaに基いて決定する。より具体的に述べると、リーン判定閾値dLeanthは吸入空気量Gaが大きくなるほど、基準リーン判定閾値dLeanth0以下の範囲において小さくなるように決定される。換言すると、CPUは、吸入空気量Gaが大きいほど大きくなる正の補正量ΔdLiを求め、「基準リーン判定閾値dLeanth0から正の補正量ΔdLiを減じた値(dLeanth0−ΔdLi)」をリーン判定閾値dLeanthとして設定する。なお、リーン判定閾値dLeanthは一定値(基準リーン判定閾値dLeanth0)であってもよい。また、リーン判定閾値dLeanthがステップ1340の処理に基づくように可変である場合、リッチ判定閾値dRichthは一定値(基準リッチ判定閾値dRichth0)であってもよい。その後、CPUはステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the CPU proceeds to step 1340 to determine a lean determination threshold value dLeanth based on the intake air amount Ga. More specifically, the lean determination threshold value dLeanth is determined so as to decrease in a range equal to or less than the reference lean determination threshold value dLeanth0 as the intake air amount Ga increases. In other words, the CPU obtains a positive correction amount ΔdLi that increases as the intake air amount Ga increases, and calculates “a value obtained by subtracting the positive correction amount ΔdLi from the reference lean determination threshold value dLeanth0 (dLeanth0−ΔdLi)” as the lean determination threshold value dLeanth. Set as. Note that the lean determination threshold value dLeanth may be a constant value (a reference lean determination threshold value dLeanth0). Further, when the lean determination threshold value dLeanth is variable so as to be based on the processing in
以上、説明したように、第3制御装置は、第2制御装置の「目標空燃比設定手段及び燃料供給量制御手段」を有する。更に、第3制御装置の目標空燃比設定手段は、前記所定の条件が成立している場合の前記リッチ判定閾値dRichthを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ判定閾値dRichth(=基準リッチ判定閾値dRichth0)よりも大きい値に設定するように構成されている(図13のステップ1330)。
As described above, the third control device has the “target air-fuel ratio setting means and fuel supply amount control means” of the second control device. Further, the target air-fuel ratio setting means of the third control device uses the rich determination threshold value dRichth when the predetermined condition is satisfied as the rich determination threshold value dRichth when the predetermined condition is not satisfied (= The reference rich determination threshold value dRichth0) is set to a larger value (
加えて、第3制御装置の目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記リーン判定閾値dLeanthを、前記リーン遅延時間が前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン判定閾値dLeanth(=基準リーン判定閾値dLeanth0)よりも小さい値に設定するように構成されている(図13のステップ1340)。In addition, the target air-fuel ratio setting means of the third control device further includes:
The lean determination threshold value dLeanth when the predetermined condition is satisfied is smaller than the lean determination threshold value dLeanth (= reference lean determination threshold value dLeanth0) when the lean delay time is not satisfied. It is configured to set a value (
従って、第3制御装置によれば、前記所定の条件が成立している場合、触媒43の状態が酸素不足状態であると判定されている期間が短くなり、触媒43の状態が酸素過剰状態であると判定されている期間が長くなる。よって、前記所定の条件が成立している場合、目標空燃比が目標リッチ空燃比afRichに設定されている時間が相対的に長くなる。従って、機関10の空燃比の平均値(従って、触媒に流入するガスである触媒流入ガスの空燃比の平均値)が理論空燃比よりも小さくなる(リッチになる)。よって、前記所定の条件が成立したとき、触媒43の状態を「NOxの還元速度が高められた状態」に設定しておくことができる。
Therefore, according to the third control device, when the predetermined condition is satisfied, the period during which the state of the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「第4制御装置」とも称呼する。)について説明する。<Fourth embodiment>
Next, a control device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “fourth control device”) will be described.
第4制御装置は、第1乃至第3制御装置と異なり、前記所定の条件が成立したとき、触媒43の温度が上昇するように機関の空燃比を制御する。より具体的に述べると、第4制御装置は、前記所定の条件が成立したときの目標リッチ空燃比afRichを前記所定の条件が成立していないときの目標リッチ空燃比afRichよりも小さい値に設定し、且つ、前記所定の条件が成立したときの目標リーン空燃比afLeanを前記所定の条件が成立していないときの目標リーン空燃比afLeanよりも大きい値に設定する。
Unlike the first to third control devices, the fourth control device controls the air-fuel ratio of the engine so that the temperature of the
(実際の作動)
第4制御装置のCPUは、図5乃至図7に示したルーチンを第1制御装置のCPUと同様に実行する。更に、第4制御装置のCPUは、図14に示した目標空燃比算出ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。なお、図14に示されたステップであって図8にも示されたステップには、図8に示されたステップと同一の符号が付されている。これらのステップの詳細な説明は適宜省略される。(Actual operation)
The CPU of the fourth control device executes the routines shown in FIGS. 5 to 7 in the same manner as the CPU of the first control device. Further, the CPU of the fourth control device executes the target air-fuel ratio calculation routine shown in FIG. 14 every elapse of a predetermined time. Note that the steps shown in FIG. 14 and the steps shown in FIG. 8 are also given the same reference numerals as the steps shown in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.
上述した所定の条件が成立していない場合、CPUは図14のステップ810に進んで目標リッチ空燃比afRichを一定の基準目標リッチ空燃比afRich0に設定する。次いで、CPUはステップ815に進み目標リーン空燃比afLeanを一定の基準目標リーン空燃比afLean0に設定する。 When the predetermined condition described above is not satisfied, the CPU proceeds to step 810 in FIG. 14 to set the target rich air-fuel ratio afRich to a constant reference target rich air-fuel ratio afRich0. Next, the CPU proceeds to step 815 to set the target lean air-fuel ratio afLean to a constant reference target lean air-fuel ratio afLean0.
これに対し、上述した所定の条件が成立すると、CPUは、以下に述べるステップ835乃至ステップ845、並びに、ステップ1410の処理を順に行い、その後、ステップ1495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
On the other hand, when the predetermined condition described above is satisfied, the CPU sequentially performs the processes of
ステップ835:CPUは吸入空気量Gaに基いて目標リッチ空燃比補正量ΔRを決定する。目標リッチ空燃比補正量ΔRは、吸入空気量Gaが大きくなるほど大きくなるように決定される。 Step 835: The CPU determines a target rich air-fuel ratio correction amount ΔR based on the intake air amount Ga. The target rich air-fuel ratio correction amount ΔR is determined so as to increase as the intake air amount Ga increases.
ステップ840:CPUは、目標リッチ空燃比afRichを、基準目標リッチ空燃比afRich0から目標リッチ空燃比補正量ΔRを減じた値(afRich0−ΔR)に設定する。この結果、目標リッチ空燃比afRichは、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比stoichから遠ざかるように小さくなる空燃比として算出される。 Step 840: The CPU sets the target rich air-fuel ratio afRich to a value (afRich0−ΔR) obtained by subtracting the target rich air-fuel ratio correction amount ΔR from the reference target rich air-fuel ratio afRich0. As a result, the target rich air-fuel ratio afRich is calculated as an air-fuel ratio that decreases as the intake air amount Ga increases, away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
ステップ845:CPUは吸入空気量Gaに基いて目標リーン空燃比補正量ΔLを決定する。目標リーン空燃比補正量ΔLは、吸入空気量Gaが大きくなるほど大きくなるように決定される。この場合、任意の吸入空気量Gaに対する目標リーン空燃比補正量ΔLは、その吸入空気量Gaに対する目標リッチ空燃比補正量ΔRと同じ値として決定される。但し、任意の吸入空気量Gaに対する目標リーン空燃比補正量ΔLは、その吸入空気量Gaに対する目標リッチ空燃比補正量ΔRと異なる値として決定されてもよい。 Step 845: The CPU determines a target lean air-fuel ratio correction amount ΔL based on the intake air amount Ga. The target lean air-fuel ratio correction amount ΔL is determined so as to increase as the intake air amount Ga increases. In this case, the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL for an arbitrary intake air amount Ga is determined as the same value as the target rich air-fuel ratio correction amount ΔR for the intake air amount Ga. However, the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL for an arbitrary intake air amount Ga may be determined as a value different from the target rich air-fuel ratio correction amount ΔR for the intake air amount Ga.
ステップ1410:CPUは、目標リーン空燃比afLeanを、基準目標リーン空燃比afLean0に目標リーン空燃比補正量ΔLを加えた値(afLean0+ΔL)に設定する。この結果、目標リーン空燃比afLeanは、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比stoichから遠ざかるように大きくなる空燃比として算出される。 Step 1410: The CPU sets the target lean air-fuel ratio afLean to a value (afLean0 + ΔL) obtained by adding the target lean air-fuel ratio correction amount ΔL to the reference target lean air-fuel ratio afLean0. As a result, the target lean air-fuel ratio afLean is calculated as an air-fuel ratio that increases as the intake air amount Ga increases so as to move away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
以上、説明したように、第4制御装置によれば、上記所定の条件(条件1及び条件2)が成立した場合、換言すると、多量のNOxが触媒43に流入することが予測された場合、目標リーン空燃比afLeanが所定の条件が成立していない場合に比較して目標リーン空燃比補正量ΔLだけ増大させられ、目標リッチ空燃比afRichが所定の条件が成立していない場合に比較して目標リッチ空燃比補正量ΔRだけ減少させらる。その結果、触媒43には、通常時(上記所定の条件が成立していないとき)に比べて、より大きな空燃比の排ガスとより小さな空燃比の排ガスとが交互に流入する。但し、目標リッチ空燃比補正量ΔRと目標リーン空燃比補正量ΔLとは互いに同じ値であるので、上記所定の条件(条件1及び条件2)が成立した場合における「目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとの平均値」は理論空燃比stoichとなる。
As described above, according to the fourth control apparatus, when the predetermined condition (
この結果、触媒43に流入するガスの空燃比の変動幅が大きくなり、よって、触媒43内における酸化還元反応が活発になるので、その反応により発生する熱の量が大きくなる。これにより、上記所定の条件が成立した場合、触媒43の温度を上昇させることができる。従って、その後において機関10が加速され、多量のNOxが触媒43に流入した場合であっても、触媒43のNOxの還元速度が大きくなっているので、触媒43は多くのNOxを浄化することができる。その結果、触媒43から流出する未浄化のNOxの量を低減することができる。
As a result, the fluctuation range of the air-fuel ratio of the gas flowing into the
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsに基いて機関の空燃比を制御する空燃比制御手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置である。
As described above, the air-fuel ratio control apparatus according to each embodiment of the present invention includes an internal combustion engine including an air-fuel ratio control unit that controls the air-fuel ratio of the engine based on the output value Voxs of the downstream air-
更に、前記空燃比制御手段は、
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段(図8、図11及び図13等のステップ805乃至ステップ830を参照。)を含み、
前記所定の条件が成立した場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、前記触媒43内の還元剤の濃度が上昇するように機関10の空燃比を制御する(第1〜第3制御装置)。Further, the air-fuel ratio control means includes:
Condition determining means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived (
When the predetermined condition is satisfied, the air-fuel ratio of the
更に、第1〜第3制御装置は、前記所定の条件が成立している場合の機関10の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の機関10の空燃比の平均値よりも小さくなるように、機関10の空燃比を制御することにより、前記所定の条件が成立している場合に前記触媒43内の還元剤の濃度を上昇させるように構成されている。
Further, the first to third control devices are configured such that the average value of the air-fuel ratio of the
或いは、前記空燃比制御手段は、
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段(図14のステップ805乃至ステップ830を参照。)を含み、
前記所定の条件が成立した場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、前記触媒43の温度が上昇するように機関10の空燃比を制御する(第4制御装置)。Alternatively, the air-fuel ratio control means includes
Condition determining means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operating state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived (see
When the predetermined condition is satisfied, the air-fuel ratio of the
このように、前記空燃比制御手段は、触媒43に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来するか否かを「前記所定の条件が成立しているか」に基づいて判定する手段を含む。
As described above, the air-fuel ratio control means includes means for determining whether or not an operating state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the
従って、各制御装置は、機関10が加速されて多量のNOxが触媒43に流入する場合、その時点までに触媒43のNOxの還元速度を大きい値に設定しておくことができるので、触媒43により多くのNOxを浄化することができる。その結果、触媒43から流出する未浄化のNOxの量を低減することができる。
Therefore, when the
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、第1乃至第4制御装置は、矛盾の発生しない範囲において互いに組み合わせることができる。また、ステップ835、ステップ845、ステップ1130、ステップ1140、ステップ1330及びステップ1340等にて用いられる吸入空気量Gaは、前述した吸入空気量相関値であればよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the first to fourth control devices can be combined with each other as long as no contradiction occurs. Further, the intake air amount Ga used in
Claims (10)
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御手段は、
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて、前記触媒の酸素吸蔵量が過剰となる傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比のガスを流入させるリッチ要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒の酸素吸蔵量が不足する傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比のガスを流入させるリーン要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、
を含み、
前記目標空燃比設定手段は、更に、
前記所定の条件が成立している場合の前記目標リッチ空燃比を、前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リッチ空燃比よりも小さい空燃比に設定することにより、前記所定の条件が成立した場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御し、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 A catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
And air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel ratio Der Ru internal combustion engine of the mixture supplied to the prior SL engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor,
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The air-fuel ratio control means includes
A condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived ;
Based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, a rich request for causing a gas having a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio to flow into the catalyst tends to become excessive as the oxygen storage amount of the catalyst becomes excessive. When the determination is made, the target of the air-fuel ratio of the internal combustion engine is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the oxygen storage amount of the catalyst tends to be insufficient, and the catalyst Target air-fuel ratio setting means for setting the target of the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a target lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that a lean request for inflowing air-fuel ratio gas has occurred;
Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
Including
The target air-fuel ratio setting means further includes:
By setting the target rich air-fuel ratio, the smaller the air-fuel ratio than the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied in the case where the predetermined condition is satisfied, before Symbol predetermined condition average of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when but you satisfied, the air-fuel ratio of the internal combustion engine to be less than the mean value of the air-fuel ratio before SL internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied braking Gyoshi, the air-fuel ratio control apparatus configured so that increasing concentrations of the reducing agent in the catalyst as compared with the case where the said when a predetermined condition is satisfied the predetermined condition is not satisfied.
前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記リッチ要求が発生したと判定し、
前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記リーン要求が発生したと判定する、
ように構成された空燃比制御装置。 The air-fuel ratio control apparatus according to claim 1,
The target air-fuel ratio setting means includes
When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold value dLeanth, the rich request is generated. And
When the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the rich determination threshold value dRichth, it is determined that the lean request has occurred.
An air-fuel ratio control device configured as described above.
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、 A condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived;
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が酸素過剰状態となったと判定するとともに、前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が酸素不足状態となったと判定する触媒状態判定手段と、 When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the lean determination threshold value dLeanth, the state of the catalyst is oxygen. When it is determined that the catalyst is in an excess state, and the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is greater than the rich determination threshold dRichth, the catalyst state is in an oxygen-deficient state. Catalyst state determination means for determining that
前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素不足状態から前記酸素過剰状態へと変化したと判定された時点から0を含む所定の遅延時間であるリーン遅延時間だけ経過したときに前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素過剰状態から前記酸素不足状態へと変化したと判定された時点から0を含む所定の遅延時間であるリッチ遅延時間だけ経過したときに前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、 The internal combustion engine when a lean delay time, which is a predetermined delay time including 0, has elapsed from the time when the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen deficient state to the oxygen excess state. When the target of the air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen excess state to the oxygen insufficient state Target air-fuel ratio setting means for setting the target of the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a target lean air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio when a rich delay time that is a predetermined delay time including 0 has elapsed from
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、 Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
を含み、 Including
前記目標空燃比設定手段は、更に、 The target air-fuel ratio setting means further includes:
前記所定の条件が成立している場合の前記リッチ遅延時間を、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ遅延時間よりも長い時間に設定することにより、前記所定の条件が成立した場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御し、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 When the predetermined condition is satisfied by setting the rich delay time when the predetermined condition is satisfied to a time longer than the rich delay time when the predetermined condition is not satisfied Controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so that the average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine is smaller than the average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied. An air-fuel ratio control device configured to increase the concentration of the reducing agent in the catalyst when the condition is satisfied as compared with the case where the predetermined condition is not satisfied.
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、 A condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived;
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が酸素過剰状態となったと判定するとともに、前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記触媒の状態が酸素不足状態となったと判定する触媒状態判定手段と、 When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the lean determination threshold value dLeanth, the state of the catalyst is oxygen. When it is determined that the catalyst is in an excess state, and the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is greater than the rich determination threshold dRichth, the catalyst state is in an oxygen-deficient state. Catalyst state determination means for determining that
前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素不足状態から前記酸素過剰状態へと変化したと判定された時点から所定の遅延時間であるリーン遅延時間だけ経過したときに前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒状態判定手段により前記触媒の状態が前記酸素過剰状態から前記酸素不足状態へと変化したと判定された時点から所定の遅延時間である0を含むリッチ遅延時間だけ経過したときに前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、 The air-fuel ratio of the internal combustion engine when a predetermined delay time has elapsed from the time when the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen deficient state to the oxygen excess state. The target air-fuel ratio is set to a target rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and from the time when the catalyst state determining means determines that the state of the catalyst has changed from the oxygen excess state to the oxygen insufficient state. Target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio of the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a target lean air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio when a rich delay time including 0 that is a predetermined delay time has elapsed;
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、 Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
を含み、 Including
前記目標空燃比設定手段は、更に、 The target air-fuel ratio setting means further includes:
前記所定の条件が成立している場合の前記リーン遅延時間を、前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン遅延時間よりも短い時間に設定することにより、前記所定の条件が成立した場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御し、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 When the predetermined condition is satisfied by setting the lean delay time when the predetermined condition is satisfied to a time shorter than the lean delay time when the predetermined condition is not satisfied Controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so that the average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine is smaller than the average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied. An air-fuel ratio control device configured to increase the concentration of the reducing agent in the catalyst when the condition is satisfied as compared with the case where the predetermined condition is not satisfied.
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、 A condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived;
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定し、 When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold value dLeanth, the air-fuel ratio of the internal combustion engine Is set to a target rich air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio,
前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する、目標空燃比設定手段と、 When the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the rich determination threshold dRichth, the target air-fuel ratio of the internal combustion engine is set to a target lean value that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Target air-fuel ratio setting means for setting the air-fuel ratio;
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、 Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
を含み、 Including
前記目標空燃比設定手段は、更に、 The target air-fuel ratio setting means further includes:
前記所定の条件が成立している場合の前記リッチ判定閾値dRichthを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リッチ判定閾値dRichthよりも大きい値に設定することにより、前記所定の条件が成立した場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御し、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 By setting the rich determination threshold dRichth when the predetermined condition is satisfied to a value larger than the rich determination threshold dRichth when the predetermined condition is not satisfied, the predetermined condition is satisfied Controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so that an average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine in the case where the predetermined condition is not satisfied is smaller than an average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied, An air-fuel ratio control apparatus configured to increase the concentration of the reducing agent in the catalyst when the predetermined condition is satisfied as compared with a case where the predetermined condition is not satisfied.
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、 A condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived;
前記下流側空燃比センサの出力値の単位時間あたりの変化量ΔVoxsが負の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値dLeanthよりも大きくなったとき、前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定し、 When the change amount ΔVoxs per unit time of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is a negative value and the magnitude | ΔVoxs | becomes larger than the lean determination threshold value dLeanth, the air-fuel ratio of the internal combustion engine Is set to a target rich air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio,
前記変化量ΔVoxsが正の値であり、且つ、その大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値dRichthよりも大きくなったとき、前記内燃機関の空燃比の目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する、目標空燃比設定手段と、 When the change amount ΔVoxs is a positive value and the magnitude | ΔVoxs | is larger than the rich determination threshold dRichth, the target air-fuel ratio of the internal combustion engine is set to a target lean value that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Target air-fuel ratio setting means for setting the air-fuel ratio;
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、 Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
を含み、 Including
前記目標空燃比設定手段は、更に、 The target air-fuel ratio setting means further includes:
前記所定の条件が成立している場合の前記リーン判定閾値dLeanthを、前記所定の条件が成立していない場合の前記リーン判定閾値dLeanthよりも小さい値に設定することにより、前記所定の条件が成立した場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御し、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 The predetermined condition is satisfied by setting the lean determination threshold value dLeanth when the predetermined condition is satisfied to a value smaller than the lean determination threshold value dLeanth when the predetermined condition is not satisfied. Controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so that an average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine in the case where the predetermined condition is not satisfied is smaller than an average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied, An air-fuel ratio control apparatus configured to increase the concentration of the reducing agent in the catalyst when the predetermined condition is satisfied as compared with a case where the predetermined condition is not satisfied.
前記排気通路の前記触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備え、 With
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段を含み、且つ、 Including a condition determination means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operation state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the catalyst has arrived, and
前記所定の条件が成立した場合、前記所定の条件が成立していない場合に比較して、前記触媒の温度が上昇するように、前記内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置において、 In the air-fuel ratio control apparatus for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so that the temperature of the catalyst rises when the predetermined condition is satisfied, compared to the case where the predetermined condition is not satisfied,
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて、前記触媒の酸素吸蔵量が過剰となる傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比のガスを流入させるリッチ要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定するとともに、前記触媒の酸素吸蔵量が不足する傾向にあって前記触媒に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比のガスを流入させるリーン要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比の目標を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、 Based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, a rich request for causing a gas having a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio to flow into the catalyst tends to become excessive as the oxygen storage amount of the catalyst becomes excessive. When the determination is made, the target of the air-fuel ratio of the internal combustion engine is set to a target rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the oxygen storage amount of the catalyst tends to be insufficient and the catalyst has a leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Target air-fuel ratio setting means for setting the target of the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a target lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio when it is determined that a lean request for inflowing air-fuel ratio gas has occurred;
前記内燃機関に供給される燃料量を前記設定された目標空燃比に基いて制御する燃料供給量制御手段と、 Fuel supply amount control means for controlling the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the set target air-fuel ratio;
を含み、 Including
前記目標空燃比設定手段は、更に、 The target air-fuel ratio setting means further includes:
前記所定の条件が成立している場合の前記目標リッチ空燃比を前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リッチ空燃比よりも小さい空燃比に設定するとともに、前記所定の条件が成立している場合の前記目標リーン空燃比を前記所定の条件が成立していない場合の前記目標リーン空燃比よりも大きい空燃比に設定することにより、前記触媒内において発生する熱の量を増大させて前記触媒の温度を上昇させる空燃比制御装置。 The target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is satisfied is set to an air-fuel ratio smaller than the target rich air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied, and the predetermined condition is satisfied By setting the target lean air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied to an air-fuel ratio larger than the target lean air-fuel ratio when the predetermined condition is not satisfied, the amount of heat generated in the catalyst is increased. An air-fuel ratio control device for increasing the temperature of the catalyst.
前記排気通路の前記三元触媒の下流側に配設された下流側空燃比センサと、 A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the three-way catalyst in the exhaust passage;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記内燃機関に供給される混合気の空燃比である内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor;
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
前記空燃比制御手段は、 The air-fuel ratio control means includes
前記三元触媒に多量の窒素酸化物が流入する運転状態が到来することを予測する所定の条件が成立しているか否かを判定する条件判定手段と、 Condition determining means for determining whether or not a predetermined condition for predicting that an operating state in which a large amount of nitrogen oxide flows into the three-way catalyst comes;
前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記三元触媒に理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比のガスを流入させるリッチ要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に設定するとともに、前記下流側空燃比センサの出力値に基いて前記三元触媒に理論空燃比よりも大きいリーン空燃比のガスを流入させるリーン要求が発生したと判定したとき前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定するとともに、 The air-fuel ratio of the internal combustion engine is determined based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor when it is determined that a rich request for flowing a gas having a rich air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio into the three-way catalyst has occurred. It is determined that a lean request for causing a gas having a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio to flow into the three-way catalyst is generated based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor. When setting the air-fuel ratio of the internal combustion engine to a lean air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio,
前記リッチ要求と前記リーン要求とが交互に発生している期間における前記所定の条件が成立している場合の前記内燃機関の空燃比の平均値が、前記リッチ要求と前記リーン要求とが交互に発生している期間における前記所定の条件が成立していない場合の前記内燃機関の空燃比の平均値よりも小さくなるように前記内燃機関の空燃比を制御することにより、前記所定の条件が成立した場合に前記所定の条件が成立していない場合に比較して前記三元触媒内の還元剤の濃度を上昇させるように構成された空燃比制御装置。 The average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is satisfied during a period in which the rich request and the lean request are alternately generated is the rich request and the lean request alternately. The predetermined condition is satisfied by controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine so as to be smaller than the average value of the air-fuel ratio of the internal combustion engine when the predetermined condition is not satisfied in the generated period. And an air-fuel ratio control device configured to increase the concentration of the reducing agent in the three-way catalyst as compared to a case where the predetermined condition is not satisfied.
前記所定の条件は、 The predetermined condition is:
前記機関の吸入空気量が大きいほど大きくなる吸入空気量相関値が低側空気量閾値よりも大きく且つ前記低側空気量閾値よりも大きい高側空気量閾値よりも小さいこと、及び、前記機関を搭載した車両の速度が低側速度閾値よりも大きく且つ前記低側速度閾値よりも大きい高側速度閾値よりも小さいこと、の少なくとも何れか一方が成立する場合に成立する条件である空燃比制御装置。 The intake air amount correlation value, which increases as the intake air amount of the engine increases, is larger than a low air amount threshold value and smaller than a high air amount threshold value greater than the low air amount threshold value; and An air-fuel ratio control device that is a condition that is satisfied when at least one of the vehicle speed of the mounted vehicle is greater than the low-side speed threshold value and smaller than the high-side speed threshold value that is greater than the low-side speed threshold value. .
前記所定の条件は、更に、 The predetermined condition further includes:
前記吸入空気量相関値の単位時間当たりの変化量が所定変化量閾値よりも小さいことが成立する場合に成立する条件である空燃比制御装置。 An air-fuel ratio control apparatus, which is a condition that is satisfied when a change amount per unit time of the intake air amount correlation value is smaller than a predetermined change amount threshold value.
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